飞机静电放电刷静电放电特性的试验研究

静电沉积威胁飞机飞行安全,静电放电刷是泄放飞机静电的重要器件。文章设计了飞机静电放电刷静电放电特性试验系统,研究了某型飞机静电放电刷的静电泄放特性。结果表明:静电放电刷的静电泄放存在阈值现象,仅当施加电压高于放电阈值时,才可观测到明显的放电电流,且电压-电流关系可由抛物线曲线描述;对受试放电刷,负极性阈值电压为21.91kV,正极性的阈值电压为25.12kV,并在施加40kV负极性电压下,放电电流达到20.99μA,满足静电泄放对放电电流的要求。此外,通过测量静电放电的噪声电压波形,分析获得了受试静电放电刷的射频噪声特性,发现受试放电刷的放电脉冲间隔为1~2μs,单次脉宽为0.1~0.2μs,噪声频谱主要分布于1 MHz以内,且频谱强度变化减弱较为平稳。研究结果可为飞机静电放电刷设计、试验及鉴定提供有益参考。     

大气压下介质阻挡放电等离子体诱导起始涡的实验研究

对介质阻挡放电等离子体激励器进行了参数化分析,考察了诱导速度和功率随信号波形、激励电压、信号频率、电极间距等参数变化的规律,同时采用流场显示方法和PIV技术研究等离子体在静止流场中诱导的涡系结构生长和演化过程.结果表明,等离子体通过诱导产生的起始涡存在3种主要的涡系结构,即裸露电极下游的主涡、裸露电极上游的反向涡以及主涡侧下方的二次诱导涡.进一步分析了主涡和反向涡的产生和发展过程,通过和激励器放电电流波形及放电图像的对比分析,揭示了起始涡的产生机理,同时也证实了介质阻挡放电等离子体产生诱导气流机理的正确性.     

空气式静电放电的规律

利用新型静电放电(ESD)模拟测试系统,在较宽范围的电压电平下,用数字存储示波器测量了放电电流的峰值、自制金属半圆环上的耦合电压峰-峰值,对结果进行分析得到:在放电电压一定的情况下,放电电流峰值和耦合电压基本上随着电极接近速度的提高而增大,负极性放电时,没能呈现出很好的规律性;在各个不同的接近速度下,放电电流(耦合电压)与放电电压呈现的规律是一致的,放电电流(耦合电压)与放电电压不存在简单的单调递增或者递减的关系;不同极性的放电电压,呈现出不同的规律性.     

空气式静电放电规律研究和理论建模

空气静电放电(ESD)是一种复杂的气体放电过程并受到很多因素的影响,其中放电电压的大小、极性、电极接近速度和环境湿度都是影响放电的主要因素.利用本课题研制的新型静电放电实验装置,在不同的放电电压、不同极性、不同电极接近速度和不同环境湿度条件下研究了空气ESD的放电特性,重点分析了放电电流峰值与这些因素的关系.建立了能够估算放电参数和被试设备接收的耦合电压之间定量关系的数学模型,可为ESD抗扰度实验的定量分析提供参考.     

静电放电中电极移动速度效应相关因素的研究

在小间隙静电放电中,电极移动速度影响放电参数,引起测量结果数离散性和低重复性。该因素和气体压强、温度、湿度等多个因素同时作用,是导致国际电磁兼容标准迄今尚无非接触静电放电测试标准的主要原因。我们研究团队研制的新型测试系统,可测量静电放电各参数随不同因素变化的影响。在控制气体压强、温度、湿度不变的情况下,在以不同速度向靶移动放电时,放电电流峰值、电流的上升斜率以及波形都会产生明显的差异。在实验室条件下基于研发的新型ESD测试系统,改变电极向靶移动速度,观察放电电流峰值的相应变化。研究讨论了实验测试中,通过控制其他因素恒定,改变电极移动速度,获得在一定不同带电电压下小间隙放电电流各参数的差异。对实验测量结果初步进行了理论上的分析,可为深入研究非接触静电放电性质提供参考。     

风力机尾流场及相互作用的实验研究

运用压差式精密风速仪对风力机尾流场及相互作用进行测量研究。对于单台风力机,测量其后不同距离处的尾流场轴向速度;对于两台风力机,测量下游风力机(第二台风力机)后不同距离处的尾流场轴向速度,由于下游风力机置于上游风力机(第一台风力机)尾流场中,尾流在向下扩展的过程中相互叠加影响,使得下游风力机尾流场变化更复杂。试验结果表明:由于风轮旋转和来流衰减,使得单台风力机后尾迹区存在速度亏损,尾迹区速度亏损随着风轮下游轴向距离的增加逐渐减弱,且轴向速度和轴向诱导速度在水平方向上表现出较强的对称性。由于风轮旋转时叶尖涡脱落,在距测量中心较远处出现高速度区域。当下游风力机置于上游风力机尾流场时,下游风力机的尾迹区内速度亏损更严重,由于上游风力机尾流的不稳定延伸,尾流叠加,轴向速度和轴向诱导速度出现明显的波动现象,且随着两风力机距离及下游风力机后轴向距离的增加,上游风力机对下游风力机的影响逐渐减弱。     

纳米尺度液滴的静电喷射实验

介绍了一种基于高压静电打印技术的工作原理。静电打印头结构是由喷孔结构和电极结构复合而成。施加2.5-3.5kV的脉冲电压驱动液滴产生,所得的液滴直径比传统静电喷射方法更小的液滴,直径为1991-201.6nm。同时,考察在2.8kV,3.0kV,3.2kV和3.4kV四种脉冲电压条件下幅值下幅值大小对液滴大小的影响情况,实验结果表明随着脉冲幅值的增大液滴逐渐减小结论。     

旋流分离器油水分离机理的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法研究旋流分离器内的速度场分布,空气柱的产生、发展过程以及油滴粒子的运动轨道,探讨油水旋流分离器的分离机理.模拟结果表明:油水旋流分离器内的流场是三维非对称分布的;空气柱的产生和发展是负压和对流传输共同作用的结果;油滴粒子在径向力、轴向力以及周围湍流脉动流场的共同作用下作随机运动,部分粒子由溢流管排出而得到分离;通过计算溢流管排出的油滴粒子数与进入旋流分离器的油滴粒子总数之比可得到油水旋流分离器的分离效率.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

空腔水电极电晕放电雾化特性的研究

为了研究气-液两相流的空间放电特性规律,实验首次采用空腔水电极雾化装置,通过测量不同雾化电极的电压-电流特性,不同质量分数溶液雾化时的消耗量等物理参量,分析了空腔水电极电晕放电的特性.实验表明,空腔电极在干式电晕放电时,曲率半径越小,放电电流越大,且随着电压升高,电流差值呈上升趋势;在雾化电晕放电时,电极形状、溶液质量分数对放电电流影响不明显,对溶液消耗量影响较为显著;不同电压作用下的雾化形式不同,雾滴在电场中的动力学过程也不同.     

组合桨层间距对搅拌槽内流动特性的影响

采用粒子图像测速技术(PIV)对三层组合桨(HEDT+2WHU)搅拌槽(槽径0.476m)内的流动特性进行了研究,在搅拌转速、顶桨浸没深度和顶层桨高度不变的情况下,得到了中层桨位置的变化对搅拌槽内的流型、相位解析速度场和湍流动能的影响规律。结果表明,中层桨位置的改变对搅拌槽上部区域流体的流动特性影响显著,而对搅拌槽下部区域流体的流动特性产生影响较小;随中层桨位置降低,槽上部液面处反向回流区逐步缩小直至消失,中、顶层桨合并轴向流断裂,底桨上涡环作用范围不断压缩;对于相位解析速度场,较之中层桨尾涡几乎没有变化,顶桨尾涡的发展由极其微弱逐渐清晰,底桨尾涡则提前了10°相位出现;对于湍流动能分布,中、上层桨逐渐趋向于类似两层桨单独作用,底、中层桨间整体湍流动能增大。     

上倾管内油水两相流流型实验研究

国内多条成品油输送管道在投产和运行过程中,采用“水联运”投产方式所造成的上倾管道低洼处积水现象引起了严重的管道内腐蚀问题。利用上游来油将低洼处积水携出管道能有效缓解内腐蚀。采用0#柴油、去离子水在内径100 mm的上倾管道内观察油水两相流流型并测量油携水临界流速。结果表明,随油流黏性力增大和管道倾角增大,油水两相流依次呈现波状分层流、有水滴的波状分层流和油相占主导的分散流3种流型;同一流型下,油相能将水相携入上倾段的最低临界流速随倾角增大而增大;倾角从20°增大到25°使流型从波状分层流转化为有液滴的波状分层流时,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.203 m/s减小为0.187 m/s;倾角从30°增大至35°时,使初始流型从有液滴的波状分层流转换为水相在油相中的分散流,油相能将水相携入上倾段的临界流速从0.205 m/s减小为0.194 m/s;油相能将水相完全携出上倾段的临界流速随倾角增大而略有增大;发生流型转化的流速随倾角增大而减小。     

轴流旋风分离器特性的数值模拟

为了研究轴流旋风分离器的性能,主要分析2.5~6m/s风速下叶片间距、旋转角度及排尘间隙对旋风分离器阻力和切向速度的影响.结果表明:旋风分离器的阻力随风速的增大而增大;叶片旋转角度对旋风阻力影响不大,但旋转角度的增加可增大最大切向速度;叶片间距变化对阻力和切向速度的影响很大,在6m/s风速下,叶片间距12mm较16mm时阻力增加31.1%,切向速度增大11%;排尘间隙变大可明显增大阻力,对切向速度影响较小.叶片间距为16mm,叶片旋转圆周角为90°,排尘间隙为7.15mm的旋风分离器对A4粗灰的分离效率可达85%以上.本研究结果为轴流旋风分离器几何参数设计提供了依据.     

开通闸条件下船闸安全运行试验

采用物理模型试验对船闸开通闸的安全运行条件进行研究,给出不同上下游潮位差条件下闸室及引航道区域的水流流态、流速和启闭机受力规律,并根据试验结果建立不同潮位差与最大纵向流速的关系式,提出开通闸安全运行条件的确定方法。该方法以上下游潮位差为控制条件,以流态、最大横向流速、最大纵向流速、最大启闭机受力作为船闸开通闸安全运行的判别指标,综合确定开通闸安全运行的潮位差条件;焦港船闸的实例应用表明,其开通闸运行安全条件为上下游潮位差处于-0.37~0.39 m之间。     

Experimental study on the unsteady flow betweenrotors of counter-rotating fan

A more accurate calibration and measurement technique with a single wire velocity measuring instrument is used to study the unsteady velocity between the rotors of a counter-rotating axial fan, and some special concluding remarks of unsteady effects were obtained. The unsteady potential influence of the downstream rotor is a dominant factor; the wake disturbance of the upstream rotor is less important. The radial velocity is mainly affected by the vortex strength of the secondary flow at the upstream blade tip and hub region.These results are important for elucidating the mechanism of unsteady flow in a counter-rotating axial compressing system.     

电场强化旋流分离装置的内部流场分析

提出一种运用高压电场强化提高旋流分离效率的装置,实现工业废油资源化工艺环节中的高效破乳脱水处理;强化装置内部的流场分布情况直接影响了装置的分离效率,但比较复杂,目前尚不明确;通过建立电场强化旋流分离装置模型,联合电场控制方程和乳化油液滴粒径控制方程,分别对5种不同强化电压条件下的装置内部流场进行了数值模拟;计算结果表明,当强化电压为11 kV时,装置内部混合流体切向速度的最大增幅为15%,轴向速度最大降幅为20%,底流管段的压力梯度得到明显增大,有效提高了装置分离效率,试验结果表明:建立的装置数值模型,能够合理揭示电场强化旋流离心分离装置内部复杂流场的分布规律。     

针辊式高压静电分选机电晕极结构优化

为提高针辊式高压静电分选机的分选效率,须寻求最佳的电晕极结构. 利用自制针辊式高压静电分选机,固定针辊距离为d=50 mm,进行针辊放电实验. 通过调整电晕电压、放电针间距及长短针排列方式,探讨分选电场分布规律,对针结构进行优化. 结果表明,放电效果随针间距减小会出现先增强后减弱的过程,当针间距为12 mm时达到最大值;在最佳针间距下,将针的长度按30 mm-15 mm-30 mm的方式排列,得到了更好的放电效果,转辊表面电荷量在15 kV时可提高33%;应用Matlab软件,模拟了不同针间距对放电的影响,为静电分选机的优化设计提供了依据.      

水平旋流泄洪洞的综合水力特性

通过模型试验,研究了水平旋流泄洪洞的基本流态、基本水力特性、流速分布与压强分布特性。水平旋流泄洪洞的流态可分为自由流、吸吮流和淹没流三种基本流态,各种水力特性的变化均与流态有关,也具有明显的分区特性。水平旋流洞切向流速沿径向的分布可以看成组合涡分布,轴向流速为最大值靠近壁面一侧的二次曲线分布。流速和壁面压强分布随上下游水位的变化趋势在各种流态下是相同的,但在具体规律上因流态不同而有较大的差异。     

电除尘器电极结构与灰堆积特性相关性研究

在自行设计的闭循环试验台上,研究放电电极在不同间距情况下对粉尘收集的影响,讨论电除尘器电极与极板灰堆积特性的相关性。选取循环风量700m3/h、粉尘初始浓度120～200g/m3、46kV工作电压、收集40～50s,极板挂灰量的理论计算厚度为4mm。结果表明,灰形状为长方形,中心部位灰厚度较厚,四周边缘部位灰较薄;灰形状分布与电极结构相对应,芒刺针尖对应部位灰堆积最厚,芒刺中轴线对应部位灰堆积相对较薄;不同电极间距,芒刺对应位置灰的堆积密度相近约0.9g/cm3,只在单电极时堆积密度明显降低不足0.6g/cm3。     

Experimental investigation on upstream-injection interaction with a scramjet cavity flameholder

The study has evaluated the coherent structures and the velocity field of gaseous transverse jet upstream of a scramjet flameholder in a supersonic turbulent flow. The high spatiotemporal resolution coherent structures of the jet plume/wakes and the cavity shear layer were obtained by utilizing the nanoparticle-based planar laser scattering technique. Compared to the no upstream injection case, the cavity shear layer downstream of the jet shows significant mass exchange with mainstream. The particle image veloc- imetry velocity field and the velocity profiles demonstrated that the interaction intensity of the cavity shear layer with the upstream injection is further enhanced as the injection stagnation pressure increases.